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深基坑支护施工方案探究

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  摘 要 在建设工程施工过程中,深基坑应用非常广泛,如果方案选择不合理、施工控制不严格,可能会出现流沙、地基隆起,甚至塌方等事故。在实际应用过程中,基坑支护和开挖的方法较多,企业行业对施工方法的选择和应用存在一定缺陷或不足。在此,本人以实际案例工程为例,就深基坑支护的方案的选择,开挖方法的控制进行探究,为施工企业在深基坑施工过程中的方案必选提出有效的选择途径,利于选择最佳方案,为提高工程经济技术效益的提供一定的借鉴意义。
  关键词 深基坑;支护;施工方案
  1 基坑支护概述
  基坑支护,是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。基坑支护的形式主要有以下几种形式的一种或多种组合使用: 排桩支护、地下连续墙支护、水泥挡土墙、土钉墙(喷锚支护)、逆作拱墙、原状土放坡、桩、墙加支撑系统、钢筋混凝土排桩等。主要的护土结构采用水泥搅拌桩、旋喷桩、SMW工法、灌注桩、地下连续墙等,水平支撑主要采用拉和撑两种形式,主要工艺有锚杆和横撑,而横撑主要使用现浇钢筋混凝土梁和钢管。
  具体施工方案根据工程特点和施工条件选定合适的选择方案,而在实际案例中,不同的项目工程应该选择最为合适的施工方案。目前行业对深基坑开挖的施工技术较为成熟,但是实际案例对方案的选择较为困难,因此,对于支护方案的选定尤为重要,直接影响工程实施的进度、经济效益等效果[1]。
  2 基坑支护方式的选定
  2.1 可选的主要施工方案与特点
  (1)重力式挡土。在基坑深度较签、地质条件较好的地质条件下,可以选择旋喷桩、水泥搅拌桩等做重力式挡土结构,等结构达到设计强度后可以开挖。
  (2)刚性挡土。目前主要采用刚性挡土结构主要有拉森钢板桩、SMW工法桩、灌注桩、地下连续墙等作为挡土结构,根据地质条件和开挖深度进行合理选择。拉森钢板桩施工便捷,但是施工高度有限,一般施工深度在3米之内;SMW工法是在水泥搅拌桩(旋喷桩)的基础上结合H型钢使用,强度大,刚性好,H型钢可以回收使用,是目前在软土地质条件下使用较为普遍的新方法,具有较好的止水性,施工高度在8米之内;灌注桩结合冒梁使用,是刚性和强度较好的挡土结构形式,在地质坚硬开挖深度高的项目中使用较为广泛;当以上施工方案受到条件限制,支挡要求高的基坑,最终方案选择地下连续墙,在任何地质条件和深度下都可以选择,该方法的主要缺点是施工成本高,时间长。
  (3)拉锚结构。土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件,它一端与构筑物相连,另一端锚固在土层中。施工工艺过程:钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头→张拉锚固和挖土。
  由于基坑深度大,土侧压力增大,只有挡土结构是很难满足土体侧压力产生的剪切力,所以在工程实施过程中,结合挡土结构做锚固、拉杆,较好地解决了土体侧压力过大导致挡土结构变形的问题。
  (4)支撑结构。当没有条件做拉锚或者拉锚时,采用横撑进行支撑。支撑材料主要采用钢筋混凝土结构、钢管等,结合横梁使用。
  (5)排水与降水。为了防止涌水、流沙,保证在较干燥的状态下施工;防止滑坡、塌方、坑底隆起;减少坑壁支护结构的水平荷载。必须采取排水和降水。当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时,如果采用集水井法降水开挖,当挖至地下水位以下时,坑底下面的土会形成流动状态,随地下水涌入基坑,排水可以采用一定坡度,设置排水沟等方法解决,地下水一般采用降水法、隔水法、止水法,根据地下水量和地下水埋深选择合适的抽水降水措施。
  2.2 方案选择主要考虑的因素
  (1)基坑深度。基坑越深,选择强度刚度更大的支护方式,同时横撑每层不得大于3米。当基坑深度大于5米时,专项方案必须通过专家论证。
  (2)地质。土质越软,选择强度刚度更大的支护方式,同时根据土层选择合适的支护施工方式。
  (3)水文(地下水)情况。地下水越多,压力越大,对基坑稳定性的影响越大。在支撑方案选择的时候需要考虑验算降水的方法,选择合理的降水措施和位置,如坑内降水、坑外降水,降水、止水等的结合。
  (4)施工条件和企业施工技术。施工环境越复杂,决定了支撑方案的选择,施工周边环境越复杂,对支撑结构的刚度和强度要求越高;施工方案的选择也要考虑施工企业现有的设备、人员、技术等进行合理选择[2]。
  3 基坑支护质量安全管理措施
  3.1 建立安全质量管理机构并制定可行管理措施
  成立项目经理为安全质量第一负责人的管理组织架构,并制定岗位职责和管理制度,明确责权利,做好安全技术交底,落实管理制度和监督措施,确保工程的顺利实施。
  3.2 做好基坑监测与预警方案并严格落实
  编制科学的基坑支护监测专项方案,严格监测,勤测勤算,数据客观,及时观察,善于现场观察,按照监测和预警方案落实,如有问题及时补救,确保基坑支护安全[3]。
  4 案例分析
  4.1 工程概况
  该深基东侧为道路距离基坑边线130m,南侧路距离基坑边线约33.5m,西侧路离基坑边线约35m,北侧路离基坑边线约40m,西面为开阔空地。占地面积为18000平方米,地下设三层(面积约36000平方米),地下室层高不超过3.9米。
  4.2 案例支撑方案
  (1)总体方案。本工程基坑长191.4米、宽64.9米、深为14.1米,为深基坑支护工程,基坑总面积约12919㎡,地下室底板面标高为-13.1m,现地面标高为-1.4m,基坑平均开挖深度为12.8m。基坑按设计拟采用:-3.0米以上边坡为钢花管+喷锚,-3.0~-14.1米为旋挖支护桩+三轴搅拌止水桩,基坑南、 北面外侧及基坑内侧周围6米范围采用旋喷桩置换灌浆加固,电梯井开挖深度为3.80m,采用1:1放坡支护,坡面喷射50厚的C20喷砼层。各分区均采用 1400钻孔桩+二排内支撑支护;内支撑分别在-3.100、-7.400各一道,内支撑的钢构柱为900×700。支护桩外围设置一排 850@600三轴搅拌桩作为止水帷幕。
  (2)支撑施工程序。支撑施工与土方开挖密切结合,“分层开挖,严禁超挖”的原则,在施工中采用的支撑梁大面积开挖,开挖至支撑梁底。保证地下水位控制在梁底以下不少于500mm,基地支撑梁部位根据设计标高清理平整,铺设支撑梁底模,支撑梁钢筋安装绑札,安装侧模,浇支撑砼。当该道支撑砼强度等级达到100%设计强度时,进行大面积土方开挖。
  5 结束语
  基坑开挖前,深基坑支护方案的选择应该根据工程的地质条件、开挖深度、水文条件、施工环境、企业的施工技术、工期要求等因素综合考虑、科学分析后进行选择,结合排水降水、安全监测等全面管理,建立健全质量安全管理制度并认真落实。在选优方案的基础上严格规范实施才能确保工程的顺利、有效实施。
  参考文献
  [1] JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国标准出版社,2012.
  [2] BJ-T15-20-97.建筑基坑支护工程技术规程[S].北京:中国标准出版社,1997.
  [3] 刘宗仁.基坑工程[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008:37.
  *[基金项目] 2018年广州南洋理工职业学院科研项目《软土深基坑开挖新方法探究》研究成果(項目编号NY-2018KYYB-13)。
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